DE2019837A1 - Self-tapping fastener - Google Patents
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Description
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E Weickmänn, -*.·..1· y*?v».E Weickmänn, - *. · .. 1 · y *? V ».
H.WeICKMANN, DiPL^PhYS. Dr.K.FiNCKEH.WeICKMANN, DiPL ^ PhYS. Dr.K.FiNCKE
POSTFACH 860 820 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22POST BOX 860 820 MÖHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 48 3921/22
Eosan Engineering Corporation, 264-1 West Coast Highway, Newport Beach, California,Eosan Engineering Corporation, 264-1 West Coast Highway, Newport Beach, California,
Selbeteohneidendes BefestigungeelementSelf-contained fastening element
Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstschneidend^· Befestigungselement. Bisher waren selbstschneidende Befestigungselemente zum gleichzeitigen Erzeugen eines Gewindea und Einschrauben des Befestigungselementes in eine Bohrung eines Werkstückes in allgemeinen nicht sehr gefragt, da die abgetrennten Materialteilchen oder die aus dem Schneidvorgang herrührenden Späne in die Werkstoffbohrung fallen und das Werkstück oder die angrenzenden feile nachteilig beeinflüBen, wenn die Bohrung nicht als Saoklooh ausgeführt ist. Hierdurch kann ein festfressen und/oder eine Abnutzung gegeneinander bewegter Flächen eintreten, wenn die Abfallteilchen zwischen diesen flächen steckenbleiben.The invention relates to a self-tapping ^ · Fastener. So far were self-tapping fasteners for the simultaneous creation of a thread and screwing the fastening element into a hole in a workpiece is generally not in great demand because the material particles or the chips resulting from the cutting process into the Material hole fall and the workpiece or the adjacent file adversely affect when drilling is not designed as a Saoklooh. This can cause seizure and / or wear and tear against one another Enter surfaces when the waste particles get stuck between these surfaces.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und billiges seibstechneidendesBefestigungaelement zu schaffen, das «iae Einrichtung zum Aufnehmen der losen Werkstückteilchen - Abfallteilchen aufweist, dlt aufgrund desThe object of the invention is to provide a simple and cheap to create a self-piercing fastener that Iae device for picking up the loose workpiece particles - Has waste particles, dlt due to the
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■0Ö.9&50/.UÖS.-■ 0Ö.9 & 50 / .UÖS.-
Sohneldtorgangea «ntstehen. Sine weiter· Aufgabe besteht darin, ein einfache« und billiges selbstschneidendea Befestigungselement zu »chaffen, bei dem der Durchmesser des schneidenden Gewindeabschnittes stetig abnimmt, um «ine konische Ausbildung mit gleichbleibende Konizität des schneidenden Endes des Befestigungeelementes su bilden.Sohneldtorgangea «arise. His further task is to create a simple "and inexpensive self-tapping fastener" in which the Constant diameter of the cutting thread section decreases to «ine conical design with constant conicity of the cutting end of the fastening element su form.
Das sich aus den losen1 Materialspänen oder Teilchen ergebende Problem wird bei dem selbstschneidenden Befestigungselement gemäß der Erfindung durch eine ringförmige» in sich geschlossene und nicht auf einer Schraubenlinie liegende Spanaufnahme-Nut gelöst, die unmittelbar vor dem ersten Oewindegang des schneidenden Gtewindeabsohnittes und nach einem ringförmigen lUhrungsflansch liegt. Die Spanaufnahmt-Iut kann in verbindung mit το11»tändig ausgebildeten Gewindeprofilen oder mit abgestumpften Gewindeprofilen des schneidenden Gewindeabachnittes zur Anwendung kommen.The problem resulting from the loose 1 material chips or particles is solved with the self-tapping fastening element according to the invention by an annular »self-contained chip receiving groove that does not lie on a helical line lUhrungsflansch lies. The chip holder can be used in conjunction with το11 »continuously developed thread profiles or with truncated thread profiles of the cutting thread section.
Der Führungsflansch, welcher annähernd den Durchmesser der Werkstücksbohrung vor dem Einschneiden des Gewindes aufweist, erfüllt dreierlei Funktionen. Dieser Führungsflansch führt das Befestigungselement in axialer Richtung in der Bohrung, bildet eine Sperre für das losgelöste Material während des Schneidvorganges und bildet mit seiner oberen Fläche die untere Begrenzung der spanaufnehmenden Hut, Es sei erwähnt, daß der maximale Durchmesser des Führungsflansches den minimalen Durchmesser des ersten Gewindeganges nicht überschreitet, da sonst der Schneideffekt des ersten Gewindeganges vermindert oder aufgehoben wäre.The guide flange, which approximates the diameter the workpiece bore before cutting the thread, fulfills three functions. This guide flange guides the fastening element in the axial direction in the hole, forms a barrier for the loosened material during the cutting process and forms with his upper surface the lower limit of the chip-absorbing hat, it should be mentioned that the maximum diameter of the guide flange does not exceed the minimum diameter of the first thread, otherwise the cutting effect of the first thread turn would be reduced or canceled.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten bzw* Weiterbildungen der Erfindung sind an-zweiThe invention and advantageous details or developments of the invention are two-fold
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009850/UQ5009850 / UQ5
■■■■.■ :- "-' " -■ 3 -■■■·.■■ ■ " anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:■■■■. ■ : - "- '" - ■ 3 - ■■■ ·. ■■ ■ "explained in more detail using the drawing. This shows:
Pig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht eines selbetschneidenden Befestigungselementes gemäß der Erfindung; Pig. 1 is a partially sectioned view of a self-tapping Fastening element according to the invention;
Pig. 2 eine Ansicht von oben auf das Befestigungselement gemäß Pig. I; *.-,■.Pig. 2 shows a view from above of the fastening element according to Pig. I; * .-, ■.
Pig. 3 einen Ausschnitt aus einer Unteransicht des Befestigungselementes gemäß Pig. 1 in vergrößertem Maßstab; und Pig. 3 shows a detail from a view from below of the fastening element according to Pig. 1 on an enlarged scale; and
Pig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht einer abgeänderten Aüsführungsform gemäß der Erfindung.Pig. 4 is a partially sectioned view of a modified one Embodiment according to the invention.
Gemäß den Pig. 1 bis 3 bezeichnet das Bezugszeichen IO das selbstschneidende Befestigungselement gemäß der Erfindung, welches einen Grundkörper 11 und ein Außengewinde 12 aufweist. Obgleich das Befestigungselement als hohler Einsatz mit einem Innengewinde 13 ausgebildet ist, kann dieses Befestigungselement selbstverständlich auch mit einer mit Außengewinde versehenen vollen Verlängerung, d.h. mit einemGewindebolzen, versehen sein, ohne daß hierdurch von der Erfindung abgewichen wird.According to the Pig. 1 to 3 denotes the reference symbol IO the self-tapping fastener according to the invention, which has a base body 11 and an external thread 12 has. Although the fastening element is designed as a hollow insert with an internal thread 13, can this fastening element of course also with a full extension provided with an external thread, i.e. with a threaded bolt, without this deviates from the invention.
Ein Teil des Außengewindes 12 ist im Außendurchmesser gleichmäßig verringert,um ein Schneidgewinde 12a zu bilden, wobei die Spitzen des Gewindes auf einer konischen Pläche liegen9 welche von der zylindrischen Pläche abweicht, die von den Spitzen des Außengewindes der verbleibenden Gewindegänge 12 begrenzt ist. Die Größe der Abweichung ist durch den Winkel A angegeben. Obgleich die Konizität der konischen Pläche in bezug auf die zylindrischen ^FlächePart of the external thread 12 is evenly reduced in outer diameter to form a cutting thread 12a, the tips of the thread lying on a conical surface 9 which deviates from the cylindrical surface which is delimited by the tips of the external thread of the remaining threads 12. The size of the deviation is indicated by the angle A. Although the conicity of the conical surface in relation to the cylindrical surface
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jeden "beliebigen Winkel einnehmen kann, wurde festgestellt, daß ein Bereich, von 3 bis 10° besonders günstig ist. Der günstigste Wert für den Schneidvorgang wurde mit einer Abweichung von ungefähr 5° erzielt. Bei der in Pig. I dargestellten Ausführungsform nimmt der Kerndurchmesser des Schneidgewindes stetig ab. Aus diesem Grunde ist das Gewindeprofil des im Durchmesser verringerten schneidenden Gewindeabschnitts 12a (wie z.B. bei 12b ersichtlich, entsprechend dem Gewindeprofil des verbleibenden Außengewindes 12 ausgebildet, obgleich der schneidende Abschnitt ν 12a von der Außenkontur des übrigen Gewindes 12 abweicht.can take any "arbitrary angle, it was found that that a range from 3 to 10 ° is particularly favorable. The most favorable value for the cutting process was found with a deviation of about 5 °. In Pig. I illustrated Embodiment takes the core diameter of the Cutting thread steadily. This is why the thread profile is of the cutting thread section 12a of reduced diameter (as can be seen, for example, at 12b, according to the thread profile of the remaining external thread 12, although the cutting section ν 12a deviates from the outer contour of the remaining thread 12.
Vor dem ersten Gewindegang des schneidenden Gewindeabschnitts 12a ist eine Führung 14 an dem Befestigungselement 10 vorgesehen. Die Pührung 14 besteht aus einem durchgehenden ringförmigen Flansch, welcher einen Durchmesser besitzt, der nur wenig geringer ist, als der Durchmesser der Werkstücksbohrung, so daß dieser Flansch mit Paßsitz in die Bohrung eingesetzt werden kann. Hieraus ergibt sich nicht nur eine Einrichtung zum Führen des Befestigungselementes in der Werketückbohrung während des Sehneidvorganges» sondern der Führungsflanech bildet auch am vorderen. Ende eine AbsehlüBkappeg die die Werkstückbohrung gegenüber . dem Befestigungselement abdichtetj was noch weiter unten näher erläutert wird»A guide 14 is provided on the fastening element 10 in front of the first thread turn of the cutting thread section 12a. The guide 14 consists of a continuous annular flange, which has a diameter which is only slightly smaller than the diameter of the workpiece bore, so that this flange with a snug fit in the Bore can be used. This not only results in a device for guiding the fastening element in the workpiece bore during the cutting process »but the guide flange also forms on the front. End of a AbsehlüBkappeg the workpiece hole opposite. seal against the fastener - see below is explained in more detail »
Es sei erwähnts daß der Durchmesser des ITührungsflansches 14, obwohl er gröisE1 1st ale ei es? Keradurehmesser des Schneid-» gewindes 12a uqö ö©s Schraubgewinde© 120 geringer ist als der kleinst® ItoehaesseE1 ö©g ©s@t©n G©wlndegaßg©s 12C9 1Im die Sehoeictfutakiion «Se© Sehneiclgewinäes su It should be noted that the diameter of s ITührungsflansches 14, although he gröisE 1 1st ale ei it? Keradurehm knife of the cutting »thread 12a uqö ö © s screw thread © 12 0 is smaller than the smallest® ItoehaesseE 1 ö © g © s @ t © n G © wlndegaßg © s 12C 9 1 In the Sehoeictfutakiion« Se © Sehneiclgewinäes su
öqq ©rsten (Sswißö©,gisag 12© unü öea iPUtetmgsflanseh ist ©iae siagförmig© Mat 15 vorgesehen ϊίβίοϊι© durch öleöqq © rsten (Sswißö ©, gisag 12 © unü öea iPUtetmgsflanseh is © iae siag-shaped © Mat 15 provided ϊίβίοϊι © by oils
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Unterseite des ersten Gewindeganges 12c und die Oberseite des FUhrungsflansch.es 14 begrenzt ist. Die Nut 15 ist vor dem ersten Gewindegang 12c und hinter dem Führungsflansch 14 vorgesehen, so daß das Material des Werkstückes bzw. der Abfall, der sich während des Sehneidvorganges bildet, innerhalb der Nut 15 aufgenommen und dort zurückgehalten wird· Da, wie bereits weiter oben erläutert, der maximale Durchmesser des Führungsflansches 14 nur etwas geringer ist als der minimale Durchmesser der Werkstüekbohrung,4.n die er eingesetzt ist und da der Kerndurchmesser und der Auesendurchmesser des Schneidgewindes 12a gleich bzw. etwas geringer sind, als die Durchmesser der Spitzen und des Grundes des in die Werkstüokbohrung eingebrachten Gewindes, müssen die Abfallspäne notwendigerweise in die Nut 15 gelangen, wodurch verhindert wird, daß das losgelöste Material entweder nach vorne über den. fühnngsflansch 14 hinaus oder nach hinten über denjenigen Punkt gelangt, an dem das Schneidgewinde 12a mit gleichmäßig abnehmenden Durch-, messer beginnt. .Bottom of the first thread 12c and the top des FUhrungsflansch.es 14 is limited. The groove 15 is in front of the first thread 12c and behind the Guide flange 14 is provided so that the material of the workpiece or the waste that is during the Sehneidvorganges forms, is received within the groove 15 and retained there · Since, as already explained above, the maximum diameter of the guide flange 14 is only slightly smaller than that minimum diameter of the workpiece bore, 4.n which it is inserted and there the core diameter and the outer diameter of the cutting thread 12a are the same or slightly smaller than the diameter of the tips and the At the bottom of the thread made in the workpiece bore, the waste chips must necessarily be in the groove 15 get, thereby preventing the detached Material either forward over the. Fühnngsflansch 14 addition or backwards over the point at which the cutting thread 12a with evenly decreasing diameter, knife begins. .
Obwohl das Befestigungselement 10 mit in Längsrichtung sich erstreckenden Ausnehmungen 16 dargestellt ist, welche die Spitzen des Gewindes der Innenbohrung schneiden, in welche ein entsprechendes Werkzeug zum Einbringen dee Einifctzee angreift, können andere Mittel, insbesondere in bezug auf die Ausführungsform des Befestigungselementes mit dem Gewindebolzen, zur Anwendung kommen, um den Einsatz in eine Bohrung einbringen zu können, vorausgesetzt, daß eine genügend große Kraft aufgebracht werden kann, um das, Gewindeschneiden während des Einsetzens durchführen zu können·Although the fastening element 10 with in the longitudinal direction extending recesses 16 is shown which intersect the tips of the thread of the inner bore, in which a corresponding tool for introducing dee Attacking Einifctzee may use other means, in particular With regard to the embodiment of the fastening element with the threaded bolt, come into use to the insert to be able to introduce into a bore, provided that a sufficiently large force can be applied, in order to be able to perform thread cutting during insertion
oo ta soo ta s
Fig, 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Befestigungselementes gemäß der Erfindung, bei dem der Schneidgewindeteil 12a des Außengewindes 12 abgestumpfte Gewindegänge aufweist, welche in dem Durchmesser stetig in Richtung auf den Führungsflansch des Befestigungselementes abnehmen. Bei dieser Ausführungsform ist der Kerndurchmesser des Schraubgewindes 12 gleich dem Kerndurehmesser des Schneidgewindes 12a. Trotzdem liegen die größten Durchmesser der abgestumpften Gewindespttzen des Schneidgewindeteiles 12a des Befestigungselementes auf einer'konischen Fläche, welche von einer zylindrischen Fläche abweicht, auf welcher die Gewindespitzen des Schneidgewindes 12 liegen. Die Abweichung ist durch den Winkel B angezeigt· Obgleich der Winkel B jede beliebige Größe aufweisen kann, ist ein Bereich von 3 bis 10° bevorzugt· Die besten Ergebnisse werden mit einem Winkel von ungefähr 5° erzielt. Alle anderen Teile der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 entsprechen denjenigen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und demgemäß sind die einander entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.Fig, 4 shows another embodiment of the fastening element according to the invention, in which the cutting thread part 12a of the external thread 12 has truncated threads has, which in the diameter steadily in the direction of the guide flange of the fastening element decrease. In this embodiment, the core diameter of the screw thread 12 is equal to the core diameter of the cutting thread 12a. Nevertheless, the largest diameters of the truncated thread supports of the cutting thread part lie 12a of the fastening element on a conical Surface which deviates from a cylindrical surface on which the thread tips of the cutting thread 12 lie. The deviation is indicated by the angle B. Although the angles B have any size can, a range of 3 to 10 ° is preferred · The best Results are obtained at an angle of approximately 5 °. All other parts of the embodiment according to FIG 4 correspond to those of the embodiment according to 1 and accordingly the parts corresponding to one another are provided with the same reference numerals.
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